1Запуск
 Скачать 1.2 Mb.
|
1 Запуск LabVIEW Программы LabVIEW – virtual instruments), так реальным (традиционным программам и функциям на как С или Basic. Здесь и далее виртуальными приборами соотносится их вид и поведение После запуска LabVIEW (рис.1), предлагающее выбрать две части, которые предлагают пользователя. Левая часть пустой проект (Empty Template). Также можно открыть надписью Open). Рисунок 1 – Правая часть диалогового справочным материалам найти и запустить готовые LabVIEW, окна, палитры Программы LabVIEW называются виртуальными приборами ), так как они функционально и внешне традиционным) приборам. Однако они столь же функциям на популярных языках программирования Здесь и далее мы будем называть программы приборами или ВП, причем вне зависимости вид и поведение с реальными приборами или нет LabVIEW появляется стартовое диалоговое предлагающее выбрать дальнейшие действия. Окно разделено которые предлагают две группы вариантов Левая часть окна позволяет создать новый ВП project) или создать ВП по шаблону Также можно открыть недавние проекты и файлы – Стартовое диалоговое окно LabVIEW часть диалогового окна позволяет получить материалам (Help), материалам на сайте ni.com ( запустить готовые примеры ВП (Find Example). виртуальными приборами (ВП, VI функционально и внешне подобны они столь же подобны программирования, таких называть программы LabVIEW вне зависимости от того, и или нет. стартовое диалоговое окно Окно разделено на вариантов действий создать новый ВП (Blank VI), по шаблону (VI from проекты и файлы (ссылки под LabVIEW позволяет получить доступ к (Online Support), При создании пустого ВП (Blank VI) открываются два окна, содержащие лицевую панель (Front Panel) и блок-диаграмму (Block Diagram) (рис.2) виртуального прибора. Рисунок 2 – Лицевая панель и блок-диаграмма ВП На лицевой панели разрабатывается внешний вид будущего виртуального прибора. На ней создаются элементы управления и отображения, которые являются интерактивными средствами ввода и вывода данных этого виртуального прибора. На блок-диаграмме разрабатывается исходный код будущего виртуального прибора. В отличии от классических языков программирования, исходный код LabVIEW представляет собой блок-диаграмму, где все команды, операторы циклов и сравнения изображаются графическими обозначениями. Блок-диаграмма состоит из узлов, терминалов и проводников данных. В верхней части каждого окна располагается главное меню с пунктами File, Edit, View, Project, Operate, Tools, Windows и Help. Под главным меню расположена инструментальная панель, служащая для запуска и редактирования ВП. Инструментальная панель окна блок-диаграммы отличается дополнительными инструментами для отладки главное меню инструментальная панель иконка главное меню инструментальная панель иконка ВП. В правом верхнем углу каждого окна находится иконка, наложенная на соединительную панель ВП (последняя показана на лицевой панели). Окна блок-диаграммы и лицевой панели содержат инструментальную панель (рис. 2). В таблице 1 описаны функции кнопок инструментальных панелей, которые служат для отладки и управления ходом исполнения ВП. Таблица 1 – Описание функций кнопок инструментальных панелей Кнопка Описание Кнопка Запуск (Run) работоспособного ВП Вид кнопки Запуск (Run) при наличии ошибок в блок-диаграмме ВП Вид кнопки Запуск (Run) ВП в процессе выполнения Вид кнопки Запуск (Run) в процессе выполнения подприбора Кнопка Непрерывный запуск (Run Continuously) вызывает непрерывный запуск ВП до момента нажатия кнопки Стоп (Stop) или Прервать (Abort) Кнопка Прервать выполнение (Abort Execution) вызывает остановку выполняющегося ВП Кнопка Пауза (Pause) временно останавливает выполнение ВП Кнопка Подсветка выполнения (Highlight Execution) вызывает режим анимационного показа процесса передачи данных по блок-диаграмме и отображения значений данных на выходе узлов и терминалов Кнопка Сохранять (Не сохранять) значения провода (Retain (Do Not Retain) Wire Values) позволяет сохранить последнее значение, переданное по проводу, и просмотреть его после окончания выполнения при установке Пробника данных (Probe Data) Кнопка Начало пошагового выполнения (Start Single Stepping) Кнопка Шаг через (Step Over) Кнопка Выход из пошагового выполнения (Step Out) завершает пошаговое выполнение ВП Свободное пространство каждого окна образует рабочую область, снабженную горизонтальной и вертикальной полосами прокрутки. При построении ВП в рабочей области лицевой панели визуально размещаются элементы управления и индикации, на панели блок-диаграммы составляется блок-диаграмма. Для одновременного отображения блок-диаграммы и лицевой панели на экране можно использовать меню Окно ⇒ Панели слева и справа (Windows ⇒ Tile Left and Right) или комбинацию клавиш Построение ВП осуществляется с помощью трех вспомогательных палитр: палитры Элементов управления и отображения (Controls Palette), (Functions pallete). Для вывода палитры на экран следует щелкнуть правой кнопкой мыши в рабочем пространстве блок-диаграммы. Все элементы на палитре сгруппированы по разделам (рис. 5). Рисунок 4 – Палитра элементов управления и отображения Для проектирования ВП в среде LabVIEW необходимо сформировать его лицевую панель и разработать блок-диаграмму. При формировании лицевой панели производятся выбор и установка на ней элементов управления и индикаторов из палитры элементов данной панели. Аналогично при разработке блок-диаграммы производятся выбор и установка на ней функциональных элементов и подприборов из палитры функций данной панели. Рисунок 5 – Палитра функций Установка каждого элемента на лицевой панели сопровождается появлением соответствующего терминала данных (terminal) на панели блок-диаграммы. Терминалы элементов управления представляют порты ввода информации в блок-диаграмму, а терминалы индикаторов – порты вывода информации из блок-диаграммы на лицевую панель. Для обработки введенной информации и программного управления параметрами и режимами работы элементов лицевой панели на панели блок-диаграммы размещаются необходимые константы, функции (Functions), подприборы (SubVI) и структуры (Structures), которые также имеют терминалы для ввода и вывода информации. Все перечисленные элементы представляют узлы (nodes) блок-диаграммы, которые соединяются с терминалами элементов управления и индикации и между собой линиями, называемыми проводниками (wires). В такой схеме через узлы в процессе обработки проходят данные, идущие по проводникам от входных терминалов к выходным. Узлы – это объекты на блок-диаграмме, которые имеют одно или более полей ввода/вывода данных и выполняют алгоритмические операции ВП. Они аналогичны операторам, функциям и подпрограммам текстовых языков программирования. 2 Принцип потока данных Принцип потока данных (Dataflow) – глобальный концепт программирования, согласно которому LabVIEW выполняет код, написанный на языке «G». Принцип потока данных подразумевает архитектуру параллельных вычислений, в которых выполнение каждой функции выполняется лишь тогда, когда они получают на вход все необходимые данные, при этом последовательность выполнения команд заранее не задаётся. Впервые графическую модель вычислений, управляемых потоком данных, предложил в 1968г. в своей докторской диссертации сотрудник Стэнфордского университета Дуайн Эдэмс. Основная идея заключается в том, что прохождение данных через узлы в рамках программы определяет порядок исполнения функций программы. В LabVIEW узлы (функции, структуры и виртуальные подприборы) анализируют свои входы, обрабатывают данные и генерируют выходные сигналы. Всякий раз, когда на все используемые входы узла поступают данные, соответствующие инструкции будут добавлены в очередь исполнения процессора. И как только процессор освободится, будут произведены вычисления. Как только обработка данных внутри узла завершится, он сгенерирует данные на своих выходах, и поток данных продолжит течь к следующему узлу. Соединяя соответствующие входы и выходы узлов, программист задает порядок их выполнения. Такой подход к программированию Линии связи между разрабатываемом приложении направлении: от источника линий связи характеризуют одинарной толщины соответствует соответствует одномерному утолщенная двойная линия Тип представляемых созданного терминала ( Representation (рис. 7) Важным отличием свойство полиморфизма Комплексный с плавающей запятой одинарной точности Оранжевый Комплексный с плавающей запятой двойной точности Оранжевый Комплексный с плавающей запятой расширенной точности Оранжевый Массив - заключает тип данных в квадратные скобки и принимает цвет этого типа данных Серый Перечисляемый тип Синий Логический Зеленый Строковый Розовый Путь Морской волны Кластер - заключает разные типы данных Коричневый или розовый связи между терминалами отображают потоки разрабатываемом приложении. Данные могут передаваться только от источника к приемникам сигнала. Причем цвет характеризуют типы передаваемых данных толщины соответствует скалярной величине, утолщенная одномерному массиву, двойная линия – двумерному двойная линия – массиву с размерностью более 2. представляемых данных может быть задан в меню терминала (Properties - Data Type), либо в контекстном отличием LabVIEW при работе с типами данных полиморфизма. Полиморфизмом называется 0+i0 0+i0 0+i0 - - FALSE Пустая строка Не путь (not a path) - отображают потоки данных в передаваться только в одном Причем цвет и толщина передаваемых данных. Так линия величине утолщенная линия двумерному массиву, размерностью более 2. задан в меню свойств либо в контекстном меню типами данных является называется способность – Битовые манипуляции – Комплексные числа – Масштабирование – Числа с фиксированной точкой – Математические константы – Элементарные функции – Тригонометрические функции – Логарифмические функции – Гиперболические функции – Дискретная математика – Линейная алгебра – Аппроксимация – Интерполяция и экстраполяция – Интегрирование и дифференцирование – Статистика – Решение дифференциальных уравнений – Геометрия – Полиномы Используя эти палитры и комбинации функций, можно выполнить большую часть математических операций над числами. Рисунок 8 – Палитра математических функций В таблице 3 представлено описание основных математических функций LabVIEW. Все рассмотренные функции являются полиморфными, т.е. на их вход можно подавать скалярные выражения, массивы и их комбинации. Таблица 3 – Описание Название Пиктограмма Add Subtract Multiply Divide Increment Decrement Quotient & Remainder Absolute Value Square Negate Sine Cosine Tangent Power Of X Power Of 2 Logarithm Base 10 Random Number Кроме рассмотренных существует структура осуществляется так же как Formula Node математические записаны в текстовом виде при наличии множества расчетов. Для того чтобы необходимо определить входы выход, нужно нажать правой выбрать add input или структуры возникнет вход Описание математических функций Пиктограмма Описание Возвращает сумму двух операндов Возвращает разность двух операндов Возвращает произведение двух операндов Возвращает частное двух операндов Возвращает значение входа, увеличенное Возвращает значение входа, уменьшенное Возвращает целое частное (floor( (x-y*floor(x/y)) отделения х на у Возвращает модуль значения входа Возвращает квадрат значения входа Возвращает значения входа, умноженное Возвращает синус значения входа ожидается значение в радианах Возвращает косинус значения входа ожидается значение в радианах Возвращает тангенс значения входа ожидается значение в радианах Возвращает x в степени y Возвращает значение два в степени Возвращает десятичный логарифм входа Возвращает случайное число от отренных функций работы с числами структура Formula Node, в которой программирование осуществляется так же как и в классических текстовых языках математические выражения и операторы текстовом виде. Данную структуру целесообразно использовать множества переменных или при выполнении того чтобы структура Formula Node функционировала определить входы и выходы. Для того чтобы доба нажать правой кнопкой мыши на рамку F или add output соответственно. При этом возникнет вход или выход, в которые вписываются двух операндов двух операндов произведение двух операндов двух операндов входа увеличенное на 1 входа уменьшенное на 1 частное (floor(x/y)) и остаток входа значения входа входа умноженное на -1 значения входа, на входе радианах значения входа, на входе радианах значения входа, на входе радианах два в степени x десятичный логарифм от значение число от 0 до 1 числами, в LabVIEW которой программирование текстовых языках. В структуре операторы могут быть целесообразно использовать выполнении сложных функционировала, бавить вход или Formula Node и соответственно При этом на рамке которые вписываются имена |
Все перечисленные палитры можно вывести для постоянного или временного отображения и разместить в любом месте экрана. Вывод для постоянного отображения осуществляется с помощью пунктов главного меню Вид (View).
Палитру инструментов можно вывести с помощью щелчка правой кнопки мыши при нажатой клавише
Термин инструмент подразумевает специальный операционный режим курсора мыши. Все операции по созданию, редактированию и отладке ВП выполняются с помощью палитры Инструменты (Tools Palette) (рис.3).
Рисунок 3 – Палитра инструментов
При выборе определенного инструмента из палитры инструментов значок курсора мыши приобретает форму этого инструмента. При включенном автоматическом выборе инструмента наведение курсора на объект лицевой панели или блок-диаграммы LabVIEW приводит к автоматическому выбору соответствующего инструмента из палитры инструментов. Автоматический выбор инструментов включается нажатием кнопки Автоматический выбор инструмента (Automatic Tool Selection) палитры инструментов или нажатием клавиш
Перемещение и Соединение на блок-диаграмме или между инструментами
Перемещение и Управление на лицевой панели достаточно нажать пробел.
Для размещения элементов управления и отображения данных на лицевую панель используется палитра элементов управления и отображения (рис. 4). Палитра элементов управления и отображения доступна только с лицевой панели. Для вывода палитры на экран следует щелкнуть правой кнопкой мыши в рабочем пространстве лицевой панели.
Все элементы управления и отображения на палитре сгруппированы по разделам. Каждый раздел может делиться, в свою очередь, на подразделы (числовые, строковые индикаторы, кнопки и т.д.).
Как было сказано ранее, на блок-диаграмме разрабатывается исходный текст программы. Для этого используется палитра функций
На рисунке 6 приведен
y
на число 3 и суммирование операции выполняются для
Рисунок
Приведенный пример данных, при этом нельзя наверняка первой, но точно можно сказать после произведения как в одном
3
Типы
данных
Программирование осуществляется при помощи терминалов. Терминалы данных буквенно-графическое обозначение представления воспринимаемых терминала можно определить данных, какие типы данных строковые, а для числовых
Для определения таких внешней рамки терминала и цвет терминала и буквенное терминала можно определить
LabVIEW оперирует элементов, индикаторов узлов
Перечень и вид терминалов производить обработку нескольких потоков независимо друг другу. приведен пример программы, выполняющей и суммирование результата с переменной
x
выполняются для переменных
2
x и
2
y .
Рисунок
6 –
Пример работы потока данных
Приведенный пример показывает работу двух параллельных этом нельзя наверняка утверждать какая операция точно можно сказать
, что операция сложения выполнится произведения как в
одном потоке данных
, так и
в другом
Программирование потоков передачи данных в
осуществляется при помощи механизма графического
Терминалы данных имеют прямоугольную форму графическое обозначение
, характеризующее тип воспринимаемых ими данных
Таким образом можно определить
, является ли он источником или типы данных он воспринимает
– числовые
, логи для числовых
– является ли число целым или вещественным определения таких различий используются различия терминала и
направлении треугольной стрелки и буквенное или графическое обозначение
Кроме можно определить и
по содержанию контекстного меню оперирует различными видами терминалов управляющих индикаторов
, узлов
, констант
, специализированных вид терминалов элементов ввода
/
вывода данных потоков независимо и
выполняющей умножение
x
, аналогичные двух параллельных потоков какая операция выполнится сложения выполнится только так и в другом данных в
LabVIEW графического связывания прямоугольную форму и
содержат характеризующее тип и
форму
Таким образом
, по виду источником или приемником числовые
, логические или целым или вещественным используются различия в
толщине треугольной стрелки внутри него
, обозначение
Кроме того
, вид контекстного меню терминалов управляющих специализированных структур вывода данных
LabVIEW с
Таблица 2 – Описание
Элемент управления
Индикатор характеристикой типа, цвета и значения по умолчанию приведены
Описание типов данных, используемых в
Тип данных
Цвет
Числовой с плавающей запятой расширенной точности
Оранжевый
Числовой с плавающей запятой двойной точности
Оранжевый
Числовой с плавающей запятой одинарной точности
Оранжевый
Число с фиксированной точкой
Фиолетовый
64-разрядное целое число со знаком
Синий
32-разрядное целое число со знаком
Синий
16-разрядное целое число со знаком
Синий
8-разрядное целое число со знаком
Синий
Беззнаковое
64-битовое целое число
Синий
Беззнаковое
32-битовое целое число
Синий
Беззнаковое
16-битовое целое число
Синий
Беззнаковое
8-битовое целое число
Синий умолчанию приведены в используемых в LabVIEW
Значение по умолчанию
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
Рисунок 7 – Контекстное
Например, функция add число U8. При подаче двух элемента с каждым. При этом при использовании функции
4
Базовые
функции
LabVIEW содержит которые сгруппированы в
Mathematics, Signal Processing связи с большим числом и функций, входящих в состав группы: базовые и дополнительные программирования могут следующих подпалитрах
Строковые (String), Сравнение
4.1
Числовые
функции
Для выполнения логарифмических и комплексных преобразования типов числовых функции, расположенные в
Палитра математических
–
Числовые операции
–
Преобразования обрабатывать данные разных типов. Функция сама подаются на вход и обрабатывает их соответствующим
Контекстное меню представления типа данных add при подаче двух чисел с типом данных подаче двух массивов произойдет суммирование ри этом программист никак не задает это использовании функции, все происходит автоматически
Базовые функции
LabVIEW
содержит большое количество встроенных сгруппированы в палитре функций по категориям
Processing, Vision and Motion, Connectivity большим числом и определенным отличием в уровне входящих в состав подпалитр, их целесообразно разделить базовые и дополнительные. К числу базовых программирования могут быть отнесены функции, расположенные подпалитрах: Числовые (Numeric), Логические
Сравнение (Comparison).
Числовые функции
олнения арифметических, тригоно логарифмических и комплексных операций с числовыми данными преобразования типов числовых данных используются математические расположенные в палитре Mathematics (рис. 8). математических функций содержит несколько палитр операции
Преобразования типов сама «понимает» обрабатывает их соответствующим представления типа данных типом данных U8 вернет суммирование каждого не задает это поведение автоматически. встроенных функций, категориям (Programming,
Connectivity и т.д.). В отличием в уровне сложности целесообразно разделить на две числу базовых функций функции расположенные в
Логические (Boolean), тригонометрических, числовыми данными и для используются математические несколько палитр:
Рисунок
Выражения записываются перечисленных в таблице символом «
;
».
Таблица 4 – Описание операций
Название
**
Возведение
+, -, !, , ++,– –
Унарное логическое постинкремент
*, /, %
Умножение
>> и <<
Арифметический
>, <, >=, <=
Больше равно
!= ,==
Неэквивалентно
&
Битовое
^
Битовое
|
Битовое
&&
Логическое
||
Логическое
?:
Условное abs(x)
Абсолютное acos(x)
Арккосинус asin(x)
Арксинус atan(x)
Арктангес ceil(x)
Округление
Стоит помнить, что имена входов и выходов соответствовать именам переменных в тексте программы с учетом
Node.
Рисунок 9 – Структура Formula Node ражения записываются с использованием функций и в таблице 4. Запись каждой формулы должна заканчиваться операций структуры Formula Node.
Описание
Возведение в степень
Унарное суммирование, унарное вычитание логическое НЕ, битовое дополнение, пре постинкремент, пред и постдекремент.
Умножение, деление, модуль (остаток)
Арифметический сдвиг вправо и влево
Больше, меньше, больше или равно, меньше равно
Неэквивалентно, эквивалентно итовое И итовое исключающее ИЛИ итовое ИЛИ
Логическое И
Логическое ИЛИ
Условное выражение
Абсолютное значение х
Арккосинус х (рад)
Арксинус х (рад)
Арктангес х (рад)
Округление до большего числа входов и выходов должны с учетом регистра, функций и операторов, формулы должна заканчиваться унарное вычитание, дополнение, пред- и постдекремент. остаток) вправо и влево равно, меньше или
Косинус х cosh(x)
Гиперболический косинус х cot(x)
Котангес х (рад) csx(x)
Косеканс х exp(x)
Экспонента х floor(x)
Округление до меньшего целого х pow(x,y)
Возведение х в степень y sec(x)
Секанс х sin(x)
Синус х sinh(x)
Гиперболический синус х
sqrt(x)
Квадратный корень х tan(x)
Тангес х tanh(x)
Гиперболический тангес х